JP5443228B2 - Semiconductor heat treatment equipment - Google Patents

Semiconductor heat treatment equipment Download PDF

Info

Publication number
JP5443228B2
JP5443228B2 JP2010068642A JP2010068642A JP5443228B2 JP 5443228 B2 JP5443228 B2 JP 5443228B2 JP 2010068642 A JP2010068642 A JP 2010068642A JP 2010068642 A JP2010068642 A JP 2010068642A JP 5443228 B2 JP5443228 B2 JP 5443228B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
susceptor
heat treatment
induction heating
treatment apparatus
heated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010068642A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011204787A (en
Inventor
淳也 宮田
直喜 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd, Mitsui E&S Holdings Co Ltd filed Critical Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority to JP2010068642A priority Critical patent/JP5443228B2/en
Publication of JP2011204787A publication Critical patent/JP2011204787A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5443228B2 publication Critical patent/JP5443228B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

本発明は、半導体熱処理装置に係り、特に大径のウエハ等の基板を処理する場合に好適な半導体熱処理装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor heat treatment apparatus, and more particularly to a semiconductor heat treatment apparatus suitable for processing a substrate such as a large-diameter wafer.

半導体基板の熱処理は従来、ホットウォール型の恒温炉にて行われていた。このような装置では、抵抗加熱などにより、炉壁も含めて全体を加熱していたこともあり、昇降温速度が遅いという問題があった。また、このような熱処理装置を成膜用途に用いた場合には、壁面温度も高温となることより、炉壁も成膜されることを考慮しなければならなかった。
このような問題を鑑み、昇降温速度の急速化を望むことができ、かつコールドウォール化にも対応した誘導加熱を利用した半導体熱処理方法が注目されてきた。 Conventionally, heat treatment of a semiconductor substrate has been performed in a hot wall type thermostat. In such an apparatus, the entire wall including the furnace wall was heated by resistance heating or the like, and there was a problem that the temperature raising / lowering speed was slow. Further, when such a heat treatment apparatus is used for film formation, it has to be considered that the furnace wall is also formed because the wall surface temperature becomes high.
In view of such a problem, a semiconductor heat treatment method using induction heating that can be desired to increase the temperature raising / lowering speed and that can cope with cold wall has been attracting attention.

誘導加熱を利用して半導体ウエハ等の基板を熱処理する装置としては、特許文献１や特許文献２に開示されているようなものが知られている。特許文献１に開示されている熱処理装置は図７に示すように、バッチ型の熱処理装置であり、多段積みされたウエハ２を石英のプロセスチューブ３に入れ、このプロセスチューブ３の外周にグラファイト等の導電性部材で形成した加熱塔４を配置し、その外周にソレノイド状の誘導加熱コイル５を配置するというものである。このような構成の熱処理装置１によれば、誘導加熱コイル５によって生じた磁束の影響により加熱塔４が加熱され、加熱塔４からの輻射熱によりプロセスチューブ３内に配置されたウエハ２が加熱される。   As an apparatus for heat-treating a substrate such as a semiconductor wafer using induction heating, those disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 are known. As shown in FIG. 7, the heat treatment apparatus disclosed in Patent Document 1 is a batch-type heat treatment apparatus, in which wafers 2 stacked in multiple stages are placed in a quartz process tube 3 and graphite or the like is placed on the outer periphery of the process tube 3. The heating tower 4 formed of the conductive member is disposed, and the solenoid-like induction heating coil 5 is disposed on the outer periphery thereof. According to the heat treatment apparatus 1 having such a configuration, the heating tower 4 is heated by the influence of the magnetic flux generated by the induction heating coil 5, and the wafer 2 disposed in the process tube 3 is heated by the radiant heat from the heating tower 4. The

また、特許文献２に開示されている熱処理装置は図８に示すように、枚葉型の熱処理装置であり、同心円上に多分割されたサセプタ７をグラファイト等で形成し、このサセプタ７の上面側にウエハ８を載置、下面側に複数の円環状の誘導加熱コイル９を同心円上に配置しこれら複数の誘導加熱コイル９に対する個別電力制御を可能としたものである。このような構成の熱処理装置６によれば、各誘導加熱コイル９による加熱範囲に位置するサセプタ７と、他のサセプタ７との間の伝熱が抑制されるため、誘導加熱コイル９に対する電力制御によるウエハ８の温度分布制御性が向上する。   Further, as shown in FIG. 8, the heat treatment apparatus disclosed in Patent Document 2 is a single-wafer type heat treatment apparatus, in which a susceptor 7 divided into multiple concentric circles is formed of graphite and the upper surface of the susceptor 7. A wafer 8 is placed on the side, and a plurality of annular induction heating coils 9 are arranged concentrically on the lower surface side to enable individual power control for the plurality of induction heating coils 9. According to the heat treatment apparatus 6 having such a configuration, since heat transfer between the susceptor 7 positioned in the heating range by each induction heating coil 9 and the other susceptor 7 is suppressed, power control for the induction heating coil 9 is performed. This improves the temperature distribution controllability of the wafer 8.

また、特許文献２においては、ウエハ８を載置するサセプタ７を分割する事で発熱分布を良好に制御する旨記載されているが、特許文献３には、サセプタの断面形状を工夫することで、発熱分布を改善することが開示されている。特許文献３に開示されている熱処理装置は、円環状に形成される誘導加熱コイルの径が小さい内側において発熱量が小さくなる事に注目し、サセプタにおける内側部分の厚みを厚くすることで、外側部分よりも内側部分の方が誘導加熱コイルからの距離が近くなるようにし、発熱量の増大と熱容量の増大を図ったものである。   In Patent Document 2, it is described that the distribution of heat generation is favorably controlled by dividing the susceptor 7 on which the wafer 8 is placed. However, in Patent Document 3, the cross-sectional shape of the susceptor is devised. It is disclosed to improve the heat generation distribution. The heat treatment apparatus disclosed in Patent Document 3 pays attention to the fact that the heat generation amount is reduced on the inner side where the diameter of the induction heating coil formed in an annular shape is small, and by increasing the thickness of the inner part of the susceptor, The inner part is closer to the induction heating coil than the part, and the amount of heat generation and the heat capacity are increased.

特開２００４−７１５９６号公報JP 2004-71596 A 特開２００９−８７７０３号公報JP 2009-87703 A 特開２００６−１０００６７号公報JP 2006-100067 A

しかし、上記のような構成の熱処理装置ではいずれも、サセプタに対して磁束が垂直に作用することとなる。このため、被加熱物としてのウエハ表面に金属膜等を形成していた場合にはウエハが直接加熱されてしまう場合があり、温度分布制御が乱れることが生じ得る。   However, in any of the heat treatment apparatuses configured as described above, the magnetic flux acts perpendicularly to the susceptor. For this reason, when a metal film or the like is formed on the surface of the wafer as an object to be heated, the wafer may be directly heated, and temperature distribution control may be disturbed.

これに対し、サセプタに対して水平方向の磁束を与えることで加熱を促せば、ウエハの直接加熱を抑制することができるとも考えられるが、この場合には水平面における温度分布を制御することが困難となる。   On the other hand, if heating is promoted by applying a magnetic flux in the horizontal direction to the susceptor, direct heating of the wafer can be suppressed, but in this case, it is difficult to control the temperature distribution in the horizontal plane. It becomes.

そこで本発明では、上記問題点を解消し、サセプタに対して水平磁束を与える場合であってもサセプタ水平面の温度分布制御を可能とし、かつバッチ処理による熱処理を可能とする半導体熱処理装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a semiconductor heat treatment apparatus that solves the above-described problems, enables temperature distribution control of the susceptor horizontal plane even when a horizontal magnetic flux is applied to the susceptor, and enables heat treatment by batch processing. For the purpose.

上記目的を達成するための本発明に係る半導体熱処理装置は、水平配置されたサセプタ上に載置された被加熱物を前記サセプタを誘導加熱することで間接加熱する半導体熱処理装置であって、前記サセプタの外周側に、前記サセプタの中心を基点として１つの方向に偏らせて配置され、前記サセプタにおける前記被加熱物載置面と平行な方向に交流磁束を形成する誘導加熱コイルと、前記サセプタを水平回転させる回転テーブルと、を備え、前記サセプタは、中心側に位置する薄肉部と、外縁側に位置する厚肉部とより構成することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a semiconductor heat treatment apparatus according to the present invention is a semiconductor heat treatment apparatus that indirectly heats an object to be heated placed on a horizontally arranged susceptor by inductively heating the susceptor. An induction heating coil disposed on the outer peripheral side of the susceptor so as to be biased in one direction from the center of the susceptor and forming an alternating magnetic flux in a direction parallel to the surface of the object to be heated in the susceptor; and the susceptor The susceptor comprises a thin part located on the center side and a thick part located on the outer edge side.

また、上記のような特徴を有する半導体熱処理装置において前記厚肉部は、前記被加熱物載置面と反対側に位置する主面に、外縁側ほど厚みを薄くする傾斜面を備え、前記厚肉部の最外周における厚みを前記薄肉部の厚みより厚くすると共に、前記誘導加熱コイルに接続される電源部は、前記誘導加熱コイルを介して生ずる磁束による加熱効率が前記厚肉部における内周側において最も高くなる低周波電流と、前記誘導加熱コイルを介して生ずる磁束による加熱効率が前記厚肉部における外周側において最も高くなる高周波電流とを切替可能な構成とすると良い。   Further, in the semiconductor heat treatment apparatus having the characteristics as described above, the thick portion includes an inclined surface whose thickness is reduced toward the outer edge side on a main surface located on the opposite side to the surface to be heated, The thickness at the outermost periphery of the meat part is made thicker than the thickness of the thin part, and the power source connected to the induction heating coil is heated by the magnetic flux generated through the induction heating coil so that the heating efficiency by the inner circumference of the thick part is It is preferable to switch between a low-frequency current that is highest on the side and a high-frequency current that has the highest heating efficiency on the outer peripheral side of the thick-walled portion due to the magnetic flux generated through the induction heating coil.

このような構成とすることにより、厚肉部の加熱と放熱とのバランスを調整することが可能となり、熱伝導による薄肉部の温度制御を高精度に行うことが可能となる。   With such a configuration, it is possible to adjust the balance between heating and heat dissipation of the thick portion, and it is possible to perform temperature control of the thin portion by heat conduction with high accuracy.

また、上記のような特徴を有する半導体熱処理装置は、前記被加熱物および前記サセプタの平面形状を共に円形とし、前記薄肉部の直径を前記被加熱物の直径と同一または前記被加熱物の直径よりも大きくすることが望ましい。
このような構成とすることにより、被加熱物を載置する部位が薄肉部となるため、被加熱物載置部の熱伝導性を良好に保つことができる。 In the semiconductor heat treatment apparatus having the above-described characteristics, the planar shape of the object to be heated and the susceptor are both circular, and the diameter of the thin portion is the same as the diameter of the object to be heated or the diameter of the object to be heated. It is desirable to make it larger.
By setting it as such a structure, since the site | part in which a to-be-heated material is mounted becomes a thin part, the heat conductivity of a to-be-heated material mounting part can be kept favorable.

上記のような特徴を有する半導体熱処理装置によれば、サセプタに対して水平磁束を与える場合であってもサセプタ水平面の温度分布制御を可能とすることができる。また、バッチ処理による熱処理における垂直方向温度分布の制御も可能となる。   According to the semiconductor heat treatment apparatus having the above-described characteristics, it is possible to control the temperature distribution on the susceptor horizontal plane even when a horizontal magnetic flux is applied to the susceptor. Further, it is possible to control the vertical temperature distribution in the heat treatment by batch processing.

第１の実施形態に係る熱処理装置の側面構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the side surface structure of the heat processing apparatus which concerns on 1st Embodiment. サセプタの断面形態と、使用周波数帯による温度分布傾向の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference in the temperature distribution tendency by the cross-sectional form of a susceptor, and a use frequency band. 第２の実施形態に係る熱処理装置の平面構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the plane structure of the heat processing apparatus which concerns on 2nd Embodiment. サセプタの変形形態のうち、第１の変形形態を示す図である。It is a figure which shows the 1st modification among the deformation | transformation forms of a susceptor. サセプタの変形形態のうち、第２の変形形態を示す図である。It is a figure which shows the 2nd modification among the deformation | transformation forms of a susceptor. サセプタの変形形態のうち、第３の変形形態を示す図である。It is a figure which shows the 3rd modification among the deformation | transformation forms of a susceptor. 従来のバッチ式誘導加熱装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional batch type induction heating apparatus. 従来の枚葉式誘導加熱装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional single wafer type induction heating apparatus.

以下、本発明の半導体熱処理装置に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、図１を参照して、第１の実施形態に係る半導体熱処理装置（以下、単に熱処理装置と称す）の概要構成について説明する。なお、図１は熱処理装置の側面構成を示すブロック図である。   Hereinafter, embodiments of the semiconductor heat treatment apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a schematic configuration of a semiconductor heat treatment apparatus (hereinafter simply referred to as a heat treatment apparatus) according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a side configuration of the heat treatment apparatus.

本実施形態に係る熱処理装置１０は、被加熱物としてのウエハ３０と発熱体としてのサセプタ１４を多段に重ねて熱処理を行うバッチ式のものとする。
熱処理装置１０は、ウエハ３０とサセプタ１４を多段に重ねたボート１２と、サセプタ１４を加熱する誘導加熱コイル２０、および誘導加熱コイル２０に電力を供給する電源部２４とを基本として構成される。 The heat treatment apparatus 10 according to the present embodiment is a batch-type apparatus that performs heat treatment by stacking a wafer 30 as an object to be heated and a susceptor 14 as a heating element in multiple stages.
The heat treatment apparatus 10 includes a boat 12 in which wafers 30 and susceptors 14 are stacked in multiple stages, an induction heating coil 20 that heats the susceptor 14, and a power supply unit 24 that supplies power to the induction heating coil 20.

サセプタ１４は、導電性部材で構成されれば良く、例えばグラファイト、ＳｉＣ、ＳｉＣコートグラファイト、および耐熱金属等により構成すれば良い。本実施形態におけるサセプタ１４は、平面形状を円形とし、断面形状は薄肉部１４ａと厚肉部１４ｂとより構成される形態としている。具体的には図２に断面形状を示すように、ウエハ３０を載置する面は平坦としつつ、サセプタ１４の中心側に薄肉部１４ａ、外縁側に厚肉部１４ｂを配している。本実施形態においてサセプタ１４は、多段積みされた形態を採ることとなる。このため、中心部では熱がこもり、外縁側に比べて温度低下が生じ難くなる傾向がある。一方、外縁側は外部に晒されるため、放熱による温度低下が生じやすい。サセプタ１４を図２に示すような形態とすることによれば、加熱対象とされる外縁部の熱容量が大きくなると共に、中心部には熱伝導により熱が伝わるため、均一な温度分布となり易くなる。   The susceptor 14 may be made of a conductive member, such as graphite, SiC, SiC-coated graphite, and a refractory metal. In the present embodiment, the susceptor 14 has a circular planar shape and a cross-sectional shape configured by a thin portion 14a and a thick portion 14b. Specifically, as shown in a cross-sectional shape in FIG. 2, the surface on which the wafer 30 is placed is flat, and a thin portion 14a is disposed on the center side of the susceptor 14 and a thick portion 14b is disposed on the outer edge side. In the present embodiment, the susceptor 14 takes a multi-stacked form. For this reason, heat accumulates in the central portion, and there is a tendency that a temperature drop is less likely to occur compared to the outer edge side. On the other hand, since the outer edge side is exposed to the outside, the temperature is likely to decrease due to heat dissipation. When the susceptor 14 is configured as shown in FIG. 2, the heat capacity of the outer edge portion to be heated increases, and heat is transmitted to the center portion by heat conduction, so that a uniform temperature distribution is likely to occur. .

また、本実施形態に係るサセプタ１４は、厚肉部１４ｂの中にも厚みの違いを持たせている。具体的には、厚肉部１４ｂに、厚肉部１４ｂの外縁側ほど厚みを薄くする傾斜面１４ｃを持たせることで、厚みの違いを実現させている。ここで、厚肉部１４ｂの最外周におけるサセプタ１４の厚みＴ１は、薄肉部１４ａの厚みｔよりも厚くすることが望ましい。所定周波数での加熱への適格性を持たせるためである。例えば本実施形態の場合、詳細を後述するように、２０ｋＨｚと５０ｋＨｚといった２種類の周波数の電流を用いて誘導加熱を行う。この場合、厚肉部１４ｂの内周側（厚みが厚い側）が２０ｋＨｚによる主加熱部位となり２０ｋＨｚによる加熱効率が高い部位となる。一方、厚肉部１４ｂの外縁側（厚みが薄い側）は、５０ｋＨｚによる主加熱部位となり、５０ｋＨｚによる加熱効率が高い部位となる。 Further, the susceptor 14 according to the present embodiment also has a thickness difference in the thick portion 14b. Specifically, the thickness difference is realized by providing the thick portion 14b with the inclined surface 14c that is thinner toward the outer edge side of the thick portion 14b. Here, the thickness T 1 of the susceptor 14 in the outermost periphery of the thick portion 14b is preferably thicker than the thickness t of the thin portion 14a. This is to make it eligible for heating at a predetermined frequency. For example, in the case of this embodiment, as will be described in detail later, induction heating is performed using currents of two types of frequencies such as 20 kHz and 50 kHz. In this case, the inner peripheral side (thick side) of the thick portion 14b becomes a main heating portion by 20 kHz and a portion having high heating efficiency by 20 kHz. On the other hand, the outer edge side (thin side where the thickness is thin) of the thick portion 14b is a main heating portion by 50 kHz and a portion having high heating efficiency by 50 kHz.

これは、厚肉部１４ｂの外縁側では、周波数の低い２０ｋＨｚの電流により生じた磁束により誘起された起電流は、その浸透深さが深いため、サセプタ１４の表裏面において打ち消し合うこととなる。このため、当該部分における発熱効率（加熱効率）が悪くなる一方、内周側では浸透深さの影響による打消し合いが生じ得ないため、発熱効率が良好となる。   This is because, on the outer edge side of the thick portion 14b, the electromotive current induced by the magnetic flux generated by the low-frequency 20 kHz current has a deep penetration depth, so that the front and back surfaces of the susceptor 14 cancel each other. For this reason, while the heat generation efficiency (heating efficiency) in the said part deteriorates, since the cancellation by the influence of the penetration depth cannot occur on the inner peripheral side, the heat generation efficiency is improved.

また、５０ｋＨｚとした場合には逆に、厚肉部１４ｂの内周側では浸透深さが浅く、発熱部位の割合が少なくなってしまう傾向にある。一方外縁側では発熱部位の割合が多く、かつ起電流の打ち消し合いも生じないため、外縁部での発熱効率が良好となる。なお、薄肉部１４ａにおいては、いずれの周波数においても起電流の打ち消し合いが生じ、加熱効率が悪くなる。   On the other hand, when the frequency is 50 kHz, the penetration depth is shallow on the inner peripheral side of the thick portion 14b, and the ratio of the heat generation portion tends to decrease. On the other hand, on the outer edge side, the ratio of the heat generation portion is large and the electromotive currents do not cancel each other, so that the heat generation efficiency at the outer edge portion is improved. In the thin wall portion 14a, the electromotive currents cancel each other at any frequency, and the heating efficiency is deteriorated.

図２は、サセプタの断面形状と発熱分布を示す図であり、図２（Ａ）は５０ｋＨｚの電流を用いた誘導加熱による発熱分布の傾向を示す図、図２（Ｂ）は２０ｋＨｚの電流を用いた誘導加熱による発熱分布の傾向を示す図、図２（Ｃ）はサセプタの中心線を通る部分における断面形状を示す図である。なお、図２において、図２（Ａ）、（Ｂ）における縦軸、横軸はそれぞれ独立であり、縦軸は温度を示し、横軸は、サセプタ端部からの距離を示す。図２（Ａ）、（Ｂ）によれば、サセプタにおけるウエハ載置領域においては、略均一な温度分布となっていることを読み取ることができる。   2A and 2B are diagrams showing a cross-sectional shape and heat generation distribution of the susceptor. FIG. 2A shows a tendency of heat generation distribution by induction heating using a current of 50 kHz, and FIG. 2B shows a current of 20 kHz. The figure which shows the tendency of the heat_generation | fever distribution by the used induction heating, FIG.2 (C) is a figure which shows the cross-sectional shape in the part which passes along the centerline of a susceptor. In FIG. 2, the vertical axis and the horizontal axis in FIGS. 2A and 2B are independent, the vertical axis indicates the temperature, and the horizontal axis indicates the distance from the susceptor end. According to FIGS. 2A and 2B, it can be read that the wafer mounting region in the susceptor has a substantially uniform temperature distribution.

ここで、図２（Ａ）に示す温度分布傾向では、サセプタ１４の外縁部の温度が高くなる傾向にある。このため、放熱により外縁部の温度が低下した場合には、５０ｋＨｚ（高周波）の電流による加熱を行い、外縁部の温度を上昇させることで、内部、すなわち薄肉部１４ａの温度低下を防ぐことができる。また、図２（Ｂ）に示す温度分布傾向では、サセプタ１４の外縁部の温度が低く、厚肉部１４ｂの内周側の温度が高くなる傾向にある。このため、外縁部の温度が過剰に上昇した場合には、２０ｋＨｚ（低周波）の電流による加熱を行うことで、内部、すなわち薄肉部１４ａの温度も過度に上昇してしまうという事態を防ぐことができる。このような対極な温度分布傾向を示す電流制御を時分割、あるいは検出温度に基づいて繰り返すことにより、薄肉部１４ｂの温度分布高精度に均一化することが可能となる。   Here, in the temperature distribution tendency shown in FIG. 2A, the temperature of the outer edge portion of the susceptor 14 tends to increase. For this reason, when the temperature of the outer edge portion decreases due to heat dissipation, heating with a current of 50 kHz (high frequency) is performed to increase the temperature of the outer edge portion, thereby preventing the temperature decrease of the inner portion, that is, the thin portion 14a. it can. Further, in the temperature distribution tendency shown in FIG. 2B, the temperature of the outer edge portion of the susceptor 14 is low, and the temperature on the inner peripheral side of the thick portion 14b tends to be high. For this reason, when the temperature of an outer edge part rises excessively, the situation where the temperature of an inside, ie, the thin part 14a, will also rise too much is prevented by heating by the electric current of 20 kHz (low frequency). Can do. By repeating such current control showing the opposite temperature distribution tendency on a time-division basis or based on the detected temperature, the temperature distribution of the thin portion 14b can be made uniform with high accuracy.

ここで、一例としてサセプタ１４の構成の具体例を示すと、薄肉部１４ａの厚みｔを５ｍｍ、厚肉部１４ｂの内周側厚みＴ２を１３．５ｍｍ、外縁側厚みＴ１を１０ｍｍ、薄肉部１４ａの直径φ１を２００ｍｍ、厚肉部１４ｂの直径φ２を３１０ｍｍとすることができる。 Here, a specific example of the configuration of the susceptor 14 as an example, 5 mm thickness t of the thin portion 14a, 13.5 mm inner circumferential side thickness T 2 of the thick portion 14b, 10 mm for the outer edge sides thickness T 1, thin diameter phi 1 parts 14a 200 mm, the diameter phi 2 of the thick portion 14b may be 310 mm.

なお、サセプタ１４の積層には、上下に配置されるサセプタ１４間に支持部材１６を配置することで対応すれば良い。ここで、支持部材１６には、電磁誘導による加熱の影響を受けない石英などで構成したものを採用することが望ましい。   In addition, what is necessary is just to respond | correspond to the lamination | stacking of the susceptor 14 by arrange | positioning the support member 16 between the susceptors 14 arrange | positioned up and down. Here, it is desirable that the support member 16 be made of quartz that is not affected by heating by electromagnetic induction.

また、本実施形態におけるボート１２は、図示しないモータを備えた回転テーブル１８に載置されており、熱処理工程中のサセプタ１４及びウエハ３０を回転させることができる。このような構成とすることにより、サセプタ１４を加熱する際の発熱分布の偏りを抑制することができる。また、誘導加熱コイル２０をサセプタ１４の外周側に１つだけ置いた場合であっても、発熱分布の偏りを抑制することができるため、サセプタ１４の均一加熱を実現することが可能となる。   Further, the boat 12 in this embodiment is placed on a turntable 18 having a motor (not shown), and can rotate the susceptor 14 and the wafer 30 during the heat treatment process. By adopting such a configuration, it is possible to suppress an uneven distribution of heat generation when the susceptor 14 is heated. Further, even when only one induction heating coil 20 is placed on the outer peripheral side of the susceptor 14, the uneven distribution of heat generation can be suppressed, so that uniform heating of the susceptor 14 can be realized.

誘導加熱コイル２０は、ボート１２の外周側に配置されたコア２２に銅線を巻回されて構成される。コア２２は、フェライト系セラミックなどにより構成すると良く、粘土状の原料を形状形成した上で焼成して成るようにすれば良い。このような部材により構成すれば、形状形成を自由に行うことが可能となるからである。また、コア２２を用いることにより、誘導加熱コイル２０単体の場合に比べて磁束の拡散を防止することができ、磁束を集中させた高効率な誘導加熱を実現することができる。   The induction heating coil 20 is configured by winding a copper wire around a core 22 disposed on the outer peripheral side of the boat 12. The core 22 may be made of a ferrite ceramic or the like, and may be formed by firing after forming a clay-like raw material. This is because it is possible to freely form a shape by using such a member. Further, by using the core 22, it is possible to prevent diffusion of magnetic flux as compared with the case of the induction heating coil 20 alone, and it is possible to realize highly efficient induction heating in which the magnetic flux is concentrated.

また、誘導加熱コイル２０の巻回方向の中心軸とウエハ３０又はサセプタ１４の載置状態における中心軸とは直行する方向を向くように構成することで、サセプタ１４に対向するコア２２の先端面が磁極面となる。このような構成から、誘導加熱コイル２０が巻回された磁極面からは、サセプタ１４のウエハ載置面に平行な方向に交流磁束が生ずることとなる。   Further, the front end surface of the core 22 facing the susceptor 14 is configured such that the central axis in the winding direction of the induction heating coil 20 and the central axis in the mounted state of the wafer 30 or the susceptor 14 face each other. Becomes the magnetic pole face. With such a configuration, an alternating magnetic flux is generated in a direction parallel to the wafer mounting surface of the susceptor 14 from the magnetic pole surface around which the induction heating coil 20 is wound.

また、各誘導加熱コイル２０は、内部を中空とした管状部材（例えば銅管）とすることが望ましい。熱処理中に銅管内部に冷却部材（例えば冷却水）を挿通させることにより、誘導加熱コイル２０自体の加熱を抑制することが可能となるからである。   Each induction heating coil 20 is preferably a tubular member (for example, a copper tube) having a hollow inside. This is because the heating of the induction heating coil 20 itself can be suppressed by inserting a cooling member (for example, cooling water) into the copper tube during the heat treatment.

誘導加熱コイル２０は、電源部２４に接続される。電源部２４には図示しないインバータと図示しない交流電源が設けられ、電源部２４には図示しない電力制御部が接続されており、誘導加熱コイル２０に供給する電流や電圧、および周波数等を調整することができるように構成されている。ここでインバータとして共振型のものを採用する場合には、周波数の切り替えを簡易に行うことができるように、各制御周波数に合わせた共振回路を並列接続し、これを図示しない電力制御部からの信号に応じて切り替えることができるように構成することが望ましい。例えば本実施形態の場合、電流の使用周波数帯域として、２０ｋＨｚ（低周波数）と５０ｋＨｚ（高周波数）といった２つの周波数帯域の電流を使用する。この場合、２０ｋＨｚ用の共振回路と、５０ｋＨｚ用の共振回路の２つを備えておき、切替スイッチなどにより、切り替え使用する構成とすれば良い。   The induction heating coil 20 is connected to the power supply unit 24. The power supply unit 24 is provided with an inverter (not shown) and an AC power supply (not shown), and a power control unit (not shown) is connected to the power supply unit 24 to adjust the current, voltage, frequency, etc. supplied to the induction heating coil 20. It is configured to be able to. Here, when a resonance type inverter is adopted as the inverter, a resonance circuit matched to each control frequency is connected in parallel so that the frequency can be easily switched, and this is supplied from a power control unit (not shown). It is desirable to configure so that it can be switched according to the signal. For example, in the case of the present embodiment, currents in two frequency bands such as 20 kHz (low frequency) and 50 kHz (high frequency) are used as current use frequency bands. In this case, two resonance circuits for 20 kHz and 50 kHz may be provided, and a configuration may be adopted in which switching is performed using a changeover switch or the like.

また、インバータとして非共振型のものを採用する場合には、例えばＰＷＭ型のインバータを採用することで、電力制御部からの信号に応じた周波数での運転ができるようになる。このような構成とすることにより、運転中の周波数切り替えを容易に実現することができると共に、インバータの小型化を図ることができる。ＰＷＭインバータでの電流周波数の切り替えは、電流制御時におけるデューティー比を切り替えることで、電流値を同一としつつ周波数を切り替えることが可能となる。   Further, when a non-resonant type inverter is employed, for example, by employing a PWM type inverter, operation at a frequency corresponding to a signal from the power control unit can be performed. With such a configuration, frequency switching during operation can be easily realized, and the inverter can be downsized. The switching of the current frequency in the PWM inverter can be performed while switching the frequency while maintaining the same current value by switching the duty ratio at the time of current control.

出力電力の制御は、電力制御部に設けられた図示しない記憶手段（メモリ）に記憶された制御マップや、図示しない温度検出センサにより検出される信号に基づいて行うようにすれば良い。例えば制御マップに基づいて電力制御を行う場合には、熱処理開始からの経過時間単位に、電流周波数の切り替えや電流値を変化させる信号を電源部２４に出力すれば良い。なお、制御マップは、熱処理開始から熱処理終了に至るまでの積層配置されたサセプタ１４の温度変化を補正し、任意の温度分布（例えば均一な温度分布）を得るために誘導加熱コイルに与える電力値や電流の周波数切り替えタイミングを、熱処理開始からの経過時間と共に記録したものであれば良い。なお、制御マップを得るためには、予めサセプタの径時的な温度変化や、周波数切り替えによる影響を計測しておく必要がある。
また、温度検出センサによって検出された信号に基づく制御の場合、検出信号に基づいて、周波数切り替えや、出力電流を変化させるようにすれば良い。 Control of the output power may be performed based on a control map stored in a storage means (memory) (not shown) provided in the power control unit or a signal detected by a temperature detection sensor (not shown). For example, when power control is performed based on the control map, a signal for switching the current frequency or changing the current value may be output to the power supply unit 24 in units of elapsed time from the start of the heat treatment. The control map corrects the temperature change of the stacked susceptor 14 from the start of heat treatment to the end of heat treatment, and the power value applied to the induction heating coil to obtain an arbitrary temperature distribution (for example, uniform temperature distribution). Or the frequency switching timing of current may be recorded together with the elapsed time from the start of heat treatment. In order to obtain a control map, it is necessary to measure in advance the temperature change over time of the susceptor and the influence of frequency switching.
Further, in the case of control based on a signal detected by the temperature detection sensor, frequency switching or output current may be changed based on the detection signal.

電源部２４では、電力制御部からの信号に基づいて誘導加熱コイル２０に投入する電流の周波数の切り替えを行うと共に、誘導加熱コイル２０に供給する電流値の調整を行うことで、積層されたサセプタ１４（ウエハ３０）の温度分布を任意の温度分布または均一な温度分布に制御する。   The power supply unit 24 switches the frequency of the current supplied to the induction heating coil 20 based on a signal from the power control unit, and adjusts the current value supplied to the induction heating coil 20 to thereby stack the susceptors. The temperature distribution of 14 (wafer 30) is controlled to an arbitrary temperature distribution or a uniform temperature distribution.

また、磁極面を構成するコア２２の先端側には、図示しない断熱材を配置し、コア２２や誘導加熱コイル２０が加熱されることを抑制するようにしても良い。なおこのような構成とする場合、断熱材としては、セラミック板などであれば良く、例えば多孔質アルミナにより構成された板部材などが好ましい。   Further, a heat insulating material (not shown) may be disposed on the tip end side of the core 22 constituting the magnetic pole surface so as to prevent the core 22 and the induction heating coil 20 from being heated. In such a configuration, the heat insulating material may be a ceramic plate or the like, and for example, a plate member made of porous alumina is preferable.

上記のような構成の熱処理装置１０によれば、ウエハ３０の表面に金属膜等の導電性部材が形成されていた場合であっても、金属膜内では電流の打ち消しが生ずるため、発熱はサセプタ１４のみに生じ、ウエハ３０の温度分布が乱れる虞が無い。   According to the heat treatment apparatus 10 configured as described above, even when a conductive member such as a metal film is formed on the surface of the wafer 30, the current is canceled in the metal film, so that the heat is generated by the susceptor. 14, there is no possibility that the temperature distribution of the wafer 30 is disturbed.

次に、本発明の熱処理装置に係る第２の実施形態について、図３を参照して説明する。なお、図３に示す熱処理装置は、熱処理装置の平面構成を示すブロック図である。また、本実施形態に係る熱処理装置の殆どの構成は、上述した第１の実施形態に係る熱処理装置１０と同じである。よって、その構成を同一とする箇所には同一符号を付して、その詳細な説明は省略することとする。   Next, a second embodiment according to the heat treatment apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. The heat treatment apparatus shown in FIG. 3 is a block diagram showing a planar configuration of the heat treatment apparatus. Further, most of the configuration of the heat treatment apparatus according to the present embodiment is the same as that of the heat treatment apparatus 10 according to the first embodiment described above. Therefore, the same reference numerals are given to portions having the same configuration, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態に係る熱処理装置１０ａでは、１つのコアに対して３つの磁極面を形成していることを特徴とする。このため、本実施形態に係るコアは、弓状に形成したコア本体２３から、ボート１２側に向けて突設された３つの凸部２２ａ，２２ｂ，２２ｃにより構成され、各凸部２２ａ〜２２ｃに対してそれぞれ誘導加熱コイルが巻回される構成としている。   The heat treatment apparatus 10a according to the present embodiment is characterized in that three magnetic pole faces are formed for one core. For this reason, the core according to the present embodiment is configured by three convex portions 22a, 22b, and 22c that project from the core body 23 formed in an arc shape toward the boat 12, and each convex portion 22a to 22c. In contrast, an induction heating coil is wound around each.

磁極面はサセプタ１４の中心を向くように形成され、当該サセプタ１４の中心を基点として１８０度未満の角度内に配置されるようにすると良く、本実施形態ではそれぞれ６０度の間隔をあけて、３つの誘導加熱コイル２２ａ，２２ｂ，２２ｃが１２０度の範囲に配置されるように構成されている。このような角度関係とすることにより、サセプタ１４の加熱範囲を広くしつつ、コアの配置形態の小型化を図ることが可能となる。   The magnetic pole surface is formed so as to face the center of the susceptor 14, and may be arranged within an angle of less than 180 degrees with the center of the susceptor 14 as a base point. Three induction heating coils 22a, 22b, and 22c are configured to be arranged in a range of 120 degrees. By adopting such an angular relationship, it is possible to reduce the size of the core arrangement while widening the heating range of the susceptor 14.

複数の誘導加熱コイル２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、それぞれ巻回方向を同一とし、電源部２４に対して並列に接続されることにより、１系統の誘導加熱コイルとして扱うことが可能となる。これにより、各誘導加熱コイル２２ａ，２２ｂ，２２ｃが隣接配置されることとなっていても、電磁誘導の影響を受けることが無い。
その他の構成、作用、効果については、上述した第１の実施形態に係る熱処理装置１０と同様である。 The plurality of induction heating coils 22 a, 22 b, and 22 c have the same winding direction and are connected in parallel to the power supply unit 24, so that they can be handled as a single induction heating coil. Thereby, even if each induction heating coil 22a, 22b, 22c is arranged adjacently, there is no influence of electromagnetic induction.
About another structure, an effect | action, and an effect, it is the same as that of the heat processing apparatus 10 which concerns on 1st Embodiment mentioned above.

また、上記実施形態では、サセプタの形態を１つのみ示した。しかしながら、サセプタの形態としては次のような形態のものを採用しても良い。まず、第１の変形形態としては、図４に示すような形態を挙げることができる。本形態に係るサセプタ１４Ａは、上述した実施形態に示すサセプタ１４に比べ、薄肉部１４ａの占める領域を増やし、ウエハ３０と薄肉部１４ａとを略同サイズとした場合の例を示す形態である。   Moreover, in the said embodiment, only one form of the susceptor was shown. However, the following forms may be adopted as the form of the susceptor. First, as the first modified form, a form as shown in FIG. 4 can be exemplified. The susceptor 14A according to the present embodiment is an embodiment in which the area occupied by the thin portion 14a is increased and the wafer 30 and the thin portion 14a are approximately the same size as the susceptor 14 shown in the above-described embodiment.

本形態の場合、外形寸法は上述した実施形態にて挙げたサセプタ１４と同一としているため、厚肉部１４ｂの占有領域が狭くなる。このため、本形態におけるサセプタ１４Ａは、厚肉部１４ｂに傾斜面を持たず、単一の周波数の電流による加熱を行う熱処理装置とすることが望ましい。   In the case of this embodiment, since the outer dimensions are the same as those of the susceptor 14 mentioned in the above-described embodiment, the occupied area of the thick portion 14b is narrowed. For this reason, it is desirable that the susceptor 14A in this embodiment be a heat treatment apparatus that does not have an inclined surface in the thick portion 14b and performs heating with a current having a single frequency.

次に、第２の変形形態としては、図５に示すような形態を挙げることができる。本形態に係るサセプタ１４Ｂは、サセプタ１４の外形形状を一回り大きくし、図４に示す形態のサセプタ１４Ａにおける厚肉部１４ｂの占有領域を増やした形態である。このような形態とすることにより、薄肉部１４ａの加熱が容易となり、温度分布の均等化を図りやすくすることができる。   Next, as a 2nd modification, the form as shown in FIG. 5 can be mentioned. The susceptor 14B according to the present embodiment is a form in which the outer shape of the susceptor 14 is increased by one to increase the area occupied by the thick portion 14b in the susceptor 14A of the form shown in FIG. By setting it as such a form, heating of the thin part 14a becomes easy and it can make it easy to aim at equalization of temperature distribution.

また、第３の変形形態として、図６に示すような形態を挙げることもできる。本形態として示すサセプタ１４Ｃは、第２の変形形態として示したサセプタ１４Ｂにおける厚肉部１４ｂに傾斜面１４ｃを持たせ、厚みの厚い内周部と、厚みの薄い外縁部を持たせたことを特徴とする。このような構成とすることにより、上記実施形態と同様に、２つの周波数の電流を用いて誘導加熱を行うことで、温度分布の均一化を図るに際してより高い効果を挙げることが可能となる。   Moreover, as a 3rd modification, the form as shown in FIG. 6 can also be mentioned. The susceptor 14C shown as the present embodiment has an inclined surface 14c on the thick portion 14b of the susceptor 14B shown as the second modified embodiment, and has a thick inner peripheral portion and a thin outer edge portion. Features. By adopting such a configuration, it is possible to obtain a higher effect when the temperature distribution is made uniform by performing induction heating using currents of two frequencies as in the above embodiment.

１０………半導体熱処理装置（熱処理装置）、１２………ボート、１４………サセプタ、１４ａ………薄肉部、１４ｂ………厚肉部、１４ｃ………傾斜面、１６………支持部材、１８………回転テーブル、２０………誘導加熱コイル、２２………コア、２４………電源部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ......... Semiconductor heat processing apparatus (heat processing apparatus), 12 ......... Boat, 14 ......... Susceptor, 14a ......... Thin part, 14b ...... Thick part, 14c ...... Inclined surface, 16 ...... Support member, 18... Rotary table, 20... Induction heating coil, 22.

Claims (3)

水平配置されたサセプタ上に載置された被加熱物を前記サセプタを誘導加熱することで間接加熱する半導体熱処理装置であって、
前記サセプタの外周側に、前記サセプタの中心を基点として１つの方向に偏らせて配置され、前記サセプタにおける前記被加熱物載置面と平行な方向に交流磁束を形成する誘導加熱コイルと、
前記サセプタを水平回転させる回転テーブルと、を備え、
前記サセプタは、中心側に位置する薄肉部と、外縁側に位置する厚肉部とより構成することを特徴とする半導体熱処理装置。 A semiconductor heat treatment apparatus that indirectly heats an object to be heated placed on a horizontally disposed susceptor by inductively heating the susceptor,
An induction heating coil that is arranged on the outer periphery of the susceptor so as to be biased in one direction with the center of the susceptor as a base point, and forms an alternating magnetic flux in a direction parallel to the surface to be heated in the susceptor;
A rotating table for horizontally rotating the susceptor,
The susceptor comprises a thin wall portion located on the center side and a thick wall portion located on the outer edge side. 前記厚肉部は、前記被加熱物載置面と反対側に位置する主面に、外縁側ほど厚みを薄くする傾斜面を備え、前記厚肉部の最外周における厚みを前記薄肉部の厚みより厚くすると共に、
前記誘導加熱コイルに接続される電源部は、前記誘導加熱コイルを介して生ずる磁束による加熱効率が前記厚肉部における内周側において最も高くなる低周波電流と、前記誘導加熱コイルを介して生ずる磁束による加熱効率が前記厚肉部における外周側において最も高くなる高周波電流とを切替可能な構成としたことを特徴とする請求項１に記載の半導体熱処理装置。 The thick-walled portion is provided with an inclined surface whose thickness is reduced toward the outer edge side on the main surface located on the opposite side to the object-to-be-heated object mounting surface, and the thickness at the outermost periphery of the thick-walled portion is the thickness of the thin-walled portion. With thicker,
The power source connected to the induction heating coil is generated via the induction heating coil and the low frequency current at which the heating efficiency by the magnetic flux generated via the induction heating coil is highest on the inner peripheral side of the thick part. 2. The semiconductor heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the semiconductor heat treatment apparatus is configured to be capable of switching between a high-frequency current in which heating efficiency by magnetic flux is highest on an outer peripheral side in the thick portion. 前記被加熱物および前記サセプタの平面形状を共に円形とし、
前記薄肉部の直径を前記被加熱物の直径と同一または前記被加熱物の直径よりも大きくしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体熱処理装置。 Both the object to be heated and the planar shape of the susceptor are circular,
3. The semiconductor heat treatment apparatus according to claim 1, wherein a diameter of the thin portion is equal to or larger than a diameter of the object to be heated.
JP2010068642A 2010-03-24 2010-03-24 Semiconductor heat treatment equipment Active JP5443228B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010068642A JP5443228B2 (en) 2010-03-24 2010-03-24 Semiconductor heat treatment equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010068642A JP5443228B2 (en) 2010-03-24 2010-03-24 Semiconductor heat treatment equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011204787A JP2011204787A (en) 2011-10-13
JP5443228B2 true JP5443228B2 (en) 2014-03-19

Family

ID=44881163

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010068642A Active JP5443228B2 (en) 2010-03-24 2010-03-24 Semiconductor heat treatment equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5443228B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6233209B2 (en) * 2014-06-30 2017-11-22 豊田合成株式会社 Susceptor and manufacturing method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3215599B2 (en) * 1995-06-02 2001-10-09 東芝セラミックス株式会社 Heat treatment substrate holder, heat treatment method and heat treatment apparatus
JPH09330884A (en) * 1996-06-07 1997-12-22 Sony Corp Epitaxial growth device
JP2003100643A (en) * 2001-09-26 2003-04-04 Daiichi Kiden:Kk High temperature cvd system
JP5213594B2 (en) * 2008-09-04 2013-06-19 東京エレクトロン株式会社 Heat treatment equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011204787A (en) 2011-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5063755B2 (en) Induction heating apparatus and induction heating method
JP4676567B1 (en) Semiconductor substrate heat treatment equipment
JP4980461B1 (en) Induction heating device
JP5297306B2 (en) Induction heating method and induction heating apparatus
JP5443228B2 (en) Semiconductor heat treatment equipment
JP2010257891A (en) Induction heating cooker
JP4918168B1 (en) Induction heating device
JP5616271B2 (en) Induction heating device and magnetic pole
JP4980475B1 (en) Induction heating device
JP5461256B2 (en) Semiconductor substrate heat treatment apparatus and temperature measurement method using semiconductor substrate heat treatment apparatus
JP2011054318A (en) Induction heating method and induction heating device
JP5596998B2 (en) Semiconductor substrate heat treatment apparatus and temperature estimation method using semiconductor substrate heat treatment apparatus
JP5628731B2 (en) Induction heating device
JP5084069B2 (en) Induction heating apparatus and induction heating method
JP5005120B1 (en) Induction heating method
JP5297307B2 (en) Induction heating method and induction heating apparatus
JP2012089775A (en) Susceptor and semiconductor substrate heating apparatus
CN220413511U (en) Wafer heating base and semiconductor film forming equipment
JP5453072B2 (en) Semiconductor substrate heat treatment equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120307

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131017

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131031

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131119

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5443228

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250